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靜電紡絲與電極材料

更新時(shí)間:2017-07-04      點(diǎn)擊次數(shù):4104

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多孔碳材料常用作電容器電極材料,商用的電容器一般使用活性碳材料。研究發(fā)現(xiàn)碳納米纖維可用于提高電容器性能。靜電紡絲可以制備網(wǎng)狀碳納米纖維,通過控制納米纖維孔結(jié)構(gòu)、負(fù)載離子到納米碳纖維從而增加形成贗電容,提高電容器的性能。Iijima等通過靜電紡絲制備的聚丙烯腈基碳納米纖維,在700、750和800℃水蒸氣活化后,用作質(zhì)量分?jǐn)?shù)30%KOH 水溶液的電容器電極材料,700℃活化樣品比表面積達(dá)到1230m2/g,含有一些微孔,在10mA/g 的低放電電流密度下容量達(dá)到173F/g,800℃活化樣品比表面積為850 m2/g,含有一些中孔,在1000mA/g 的高電流密度時(shí)電容達(dá)到120F/g。

 

靜電紡絲制備的碳納米纖維由于不需要添加導(dǎo)電添加劑和黏結(jié)劑,在用作鋰離子二次電池陽極材料方面有一定優(yōu)勢,但是由于大部分纖維石墨化程度低,不能像天然石墨一樣提供低的不可逆容量。Kim等將制備的PAN 基碳納米纖維1000℃熱處理后,電流密度30mA/g時(shí),可逆放電容量450mA·h/g,略微高于天然石墨,而不可逆容量高達(dá)500mA·h/g。Nan在聚丙烯酸/二甲基乙酰胺前驅(qū)體溶液中加入正硅酸乙酯和鹽酸,通過靜電紡絲制備出含有SiO2的碳納米纖維,使用氫氟酸去除掉SiO2納米粒子,得到的纖維比表面積達(dá)到950m2/g,用作鋰離子二次電池陽極材料時(shí)循環(huán)容量達(dá)到730mA·h /g。Joshi 等嘗試了將碳納米纖維膜作為染料敏化太陽電池的對(duì)電極,雖然碳納米纖維相對(duì)鉑(Pt)對(duì)電極成本較低,但是,碳納米纖維為對(duì)電極組裝的電池效率相對(duì)較低,但提出制備更薄的,孔洞更多的碳納米纖維膜會(huì)降低電池總電阻,提高電池效率。

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